新課程背景下模型建構在高中生物中的應用

陳美玲

(遼寧省大連市第一中學 遼寧 大連 116000)

國家教育部制定的《普通高中生物學課程標準(2017年版)》(以下簡稱《標準》)中的課程目標高中生物學課程的四大基本理念：“核心素養為宗旨”、“內容聚焦大概念”、“教學過程重實踐”、“學業評價促發展”。在課程內容各模塊的“教學提示”和“學業要求”中也明確的提到：“教師幫助學生達成對概念的理解需要創造條件讓學生參與制作相應的結構模型，學生也需要學會并構建模型，并且能結合模型闡述有關特征和作用機理”[1]。高中生物學涉及的模型主要包括物理模型、概念模型及數學模型。

1.概念模型在高中生物課堂中的應用

在高中生物學課程中滲透概念模型，可促進學生闡明生物學知識，理清概念間關系，提升科學思維能力，從而達成生物學核心素養，提升生物學課程效果。概念模型建構教學，能夠促進學生運用歸納與演繹、分析與綜合、比較與分類等思維方法建構生物學知識系統，概念模型是用圖示、文字、符號的形式，描述、闡明生命活動的規律和原理的一類模型，它能將大腦中隱形的知識可視化、顯性化，在高中階段應用比較多的是概念圖，它能夠表達概念間的聯系，并呈現生物學知識的系統結構。

例如：筆者在高三復習課中，每節課內容基本涵蓋一章。在引領學生復習的過程，以《種群的基因頻率的改變與生物進化》的一節課中，首先課前布置學生構建上節課現代生物進化由來一節課的概念模型，有的學生知識比較清晰，在把握內在邏輯的前提下，又增添了新的形式，個別學生思維不夠發散，呈現的是知識的羅列，上課前投影展示了優秀學生的概念模型。在此基礎上本節課的講解，將基礎的大概念的依次呈現在黑板上，課上稍作引導，講了進化理論的核心是自然選擇，種群是現代生物進化理論的進化單位，突變和基因重組是進化的原材料，在此過程中，種群的基因庫會發生變化，介紹了兩個基本概念。不難看出，所有的知識指向都圍繞著“進化”展開，課上嘗試讓學生構建本節課的概念模型，學生的完成情況，明顯好于課前。讓學生去黑板上嘗試建構，呈現了本節課的概念模型。

2.物理模型在高中生物課堂中的應用

物理模型建構教學，能夠促進學生運用觀察和分析、歸納與概括等科學思維方法認識生命現象和原理。物理模型是根據相似性理論，借助實物或圖畫的形式，直觀展現原型的形狀結構特征的一類模型，如“真核細胞的三維結構模型”和“DNA的雙螺旋結構模型”。物理模型使原型變得直觀化、簡單化，利于人們在認識原型的基礎上，理解并傳播其中的相關知識。

例如：筆者在講解《DNA的復制》一節課中，學生對DNA的復制過程總是理解不透徹，本身DNA屬于微觀層次，基于物質的結構決定功能這一特性，課前我首先布置了學生結合所學內容并利用一些現有的教具中零件，自行組裝出DNA分子的結構。學生們興趣極高，完成情況都不錯，更加明確了DNA雙螺旋結構和堿基互補配對的特點。在課上講解DNA半保留方式的過程中，以紅色、綠色不同的彩紙代表不同的DNA的鏈，模擬了過程，學生直觀的感受到半保留的特點，區分了和全保留的區別。

3.數學模型在高中生物課堂中的應用

數學模型建構教學，能夠促進學生運用分析和歸納、抽象和概括等思維方法研究事物之間的聯系，從而對生物學現象進行解釋、預測、判斷。數學模型是用數學語言描述研究對象的一類模型，即使用數字、公式、比例關系、曲線、表格、幾何圖(柱形圖、餅狀圖、塔形圖等)的形式反映研究對象的模型[2]。

筆者在教學中涉及物質跨膜運輸的速率與濃度差的關系”、“種群增長J、S型變化曲線”的圖像模型，以及“標記重捕法”方程式N=M*n/m的函數表達式模型以及不同因素對光合作用的影響曲線變化等。將看似無序的生命活動用高度簡潔的數學邏輯思維表達出來是一種十分實用的技能方法，促進學生科學的統計生物數據，闡釋生物現象以及對生活實踐等方面具有指導作用。

模型建構法有利于培養學生生物學科核心素養，更是培養學生科學思維與能力的重要手段，模型是為了某種目的而存在的，目的不同，表征出來的模型也就不可能一成不變，也就是說同一個表征對象，基于不同的目的可以表征出不同的模型。模型方法在生物科學的研究及發展中有著重要作用，這也決定了它在生物學課程中的重要地位。